Consultar: Programa de Pós-Graduação em Física (Acadêmico)

Título [PT]: Pressão de radiação : sobre os efeitos das forças de radiação em água
Autor(es): Vitor Santaella Zanuto
Palavras-chave [PT]:

Pressão de radiação, Interação luz e matéria, Efeitos de superfície, Eletro-mecânico, Espelho térmico, Controvérsia de Abraham-Minkowski - Brasil

Nelson Guilherme Castelli Astrath [Orientador] - UEM Carlos Jacinto da Silva - UFAL Andressa Novatski - UEPG Jurandir Hillmann Rohling - UEM Haroldo Valentin Ribeiro - UEM

Resumo: Dos efeitos induzidos pela interação radiação-matéria, uma das questões mais duradouras ainda existente é a definição do momento do fóton viajando por um material dielétrico. Diversos formalismos foram desenvolvidos; entretanto, os formalismos de Abraham e Minkowski obtiveram maior destaque por serem confliituosos, criando a controvérsia de Abraham-Minkowski. Minkowski propôs que o momento do fóton em um dielétrico seria proporcional ao seu índice de refração, n, e ao momento do fóton no vácuo, p0, tal como pM = n p0. Por outro lado, Abraham propôs que o momento do fóton no meio seria proporcional ao momento no vácuo e inversamente proporcional ao índice de refração do meio, de tal forma que pA = p0=n. Até agora, não foi possível obter a resposta para essa questão por nenhum método direto. Mas a passagem de um fóton por um meio exerce uma força, causando uma pressão de radiação sobre esse meio, que também já vem sendo estudada a muito tempo. Este trabalho apresenta um estudo sobre os efeitos das forças induzidas por radiação em interfaces entre materiais dielétricos, especificamente: na interface ar/água. Proporciona mais avanços na tentativa de definir o verdadeiro momento do fóton em meios dielétricos e como se dá a força gerada nesse meio. É utilizado um arranjo experimental da técnica de Espelho Fototérmico adaptado e avalia-se a deformação superficial da água em diferentes configurações do arranjo experimental. São apresentados experimentos em que um feixe laser atravessa a interface nos sentidos ar ! água, água ! ar e ar ! água ! ar (dupla excitação). Considera-se a mudança nas dimensões radiais do feixe incidente e ainda analisamos o que foi dito ser a evidência experimental que concorda com a previsão de Abraham. Todos os resultados experimentais são comparados com modelos numéricos utilizando o Método dos Elementos Finitos para compreender as contribuições das forças de radiação atuantes na superfície e no volume de água Abstract: Among the effects induced by the interaction of radiation with matter, one of the longstanding issues is the definition of the momentum of a traveling photon in a dielectric material. Several formalisms have been developed, and the formulations of Abraham and Minkowski have attracted considerable attention especially due to their controversial nature, the so-called Abraham-Minkowski controversy. Minkowski proposed that the momentum of the photon in a dielectric is proportional to its refractive index, n, and to the photon momentum in the vacuum, p0, that is pM = np0. In contrast, Abraham proposed that the momentum of the photon in the medium is proportional to the momentum in the vacuum and inversely proportional to the refractive index of the medium, such that pA = p0=n. There is no direct method for answering this question yet. However, the passage of a photon through a medium exerts a force, causing a radiation pressure on this medium, that has already been studied for a long time. This work presents a study on the effects of forces induced by radiation at dielectric materials interfaces, specifically at the air/water interface. It provides further advancements in trying to define the real photon momentum in dielectric medium and how the force is generated in the medium. It was used an adapted Photothermal Mirror setup and evaluated the surface deformation of water in diferent configurations of the experimental arrangement. In these arrangements, the laser beam passes through the interface air ! water, water ! air and air ! water ! air (double excitation). It is considered changes in the radial dimensions of the incident beam and we look at what was said to be an experimental evidence that agrees with the prediction of Abraham. All experimental results are compared with numerical models using the Finite Element Method to understand the contributions of radiation forces acting on the surface and in the water volume

Idioma: Português Data de Publicação: 2015 Local de Publicação: Maringá, PR Orientador: Prof. Dr. Nelson Guilherme Castelli Astrath Coorientador: Prof. Dr. Luiz Carlos Malacarne Instituição: Universidade Estadual de Maringá. Departamento de Física Nível: Tese (doutorado em Física) UEM: Programa de Pós-Graduação em Física

Responsavel: luiz
Categoria: Aplicação
Formato: Documento PDF
Arquivo: vitor_santaella_zanuto_2015.pdf
Tamanho: 13529 Kb (13853957 bytes)
Criado: 10-10-2016 10:00
Atualizado: 10-10-2016 10:06
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